Feladat: 28. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bacsur Kálmán ,  Balogh László ,  Bazsó László ,  Bedey Gyögy ,  Bodnár Zsolt ,  Grédics Gyula ,  Grédics Szilárd ,  Horváth István ,  Kovács Tibor ,  Kucsera Gábor ,  Kunsági Máté Sándor ,  Limpar Péter ,  Lóczi Géza ,  Molnár Gábor ,  Pálinkás István ,  Pöltl János Tamás ,  Sáfár Péter ,  Seregdy Tamás ,  Szijj Attila ,  Szucsán András ,  Zsidi Zoltán 
Füzet: 1980/január, 46 - 47. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Szakítószilárdság, Mechanikai mérés, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1979/szeptember: 28. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A megoldásnál Horváth István (Debrecen, KLTE Gyak. Gimn., III. o. t.) dolgozatát vesszük alapul. Alapos, körültekintő mérést végzett, és a mérés tervezésénél már figyelembe vette a mérés pontosságát.

 
 

A szakítószilárdság az anyag elszakításához szükséges erőnek és az anyag keresztmetszetének a hányadosa. Több anyag, így a rézdrót is, a szakadás helyén befűződik, keresztmetszete kisebb lesz. A szakítószilárdság meghatározásakor ezt a lecsökkent keresztmetszetet szokták figyelembe venni.
A drót gyakran a befogás helyén szakad el, ezért biztosítani kell a szimmetrikus befogást, vagyis azt, hogy a befogás helyén nyíró feszültség ne terhelje a drótot. A befogó pofákat olyan anyagból kell készíteni, amely erősen megfogja, de nem deformálja a drótot. Horváth István puhafából készítette a befogókat, és a drótot két itatóspapír közé szorította (l. az ábrát). A nyírásmentes befogást biztosította a csigás rendszer. A terhelést 0,1 newtononként növelve megfigyelte, hogy mikor szakad el a rézdrót.
A súlyokat finomabban növelni nem érdemes, mivel a szakadási erő szórása jóval nagyobb, mint 0,1N.
A rézdrót befogási hossza 15mm volt, és átmérőjét a szakadás után csavarmikrométerrel mérte. Ezeket a mérési eredményeket mutatja a táblázat:
F[N]   7,8   7,7   7,47,3   7,1   7,0   7,4   7,4   7,37,7   d[10-4m]   1,8   1,6   1,7   1,65   1,7   1,65   1,6   1,75   1,7   1,7A[10-8m2]2,55   2,01   2,27   2,142,27   2,14   2,012,40   2,272,27   σ[108N/m2]   3,06   3,83   3,26   3,41   3,13   3,27   3,68   3,08   3,22   3,39   

A táblázat adataiból a rézdrót szakítószilárdságára (3,3±0,3)⋅108N/m2 értéket kapunk.
Ezután több mérést végezve kimutatta, hogy a különböző hosszúságú (100cm, 10cm és 5cm) rézdrótok szakítószilárdsága azonos. Külön megvizsgálta még a csavarással és hajlítgatással maradandóan deformált drótok szakítószilárdságát. Ezekre az eredetinél kisebb értéket kapott.
Bodnár Zsolt (Eger, Gárdonyi G. Gimn., II. o. t.) megvizsgálta, hogy hőkezelés (a drót erős felmelegítése) hatására a szakítószilárdság nő.
Többen is ellenőrző méréseket végeztek annak megállapítására, hogy a zománcszigetelésű rézdrót szakítószilárdságát hogyan befolyásolja a zománcszigetelés. A dróton a zománc az átmérőt növeli, de a szakításhoz szükséges erőt lényegesen nem növeli. Tehát a zománcszigetelésű huzal szakítószilárdsága kisebb, mint a zománc nélkülié.
Kunsági Máté Sándor (Nagykanizsa, Landler J. Gimn., III. o. t.) megmutatta, hogy a rézdrót szakítószilárdsága a hőmérséklet emelésével csökken. A mérést szobahőmérsékleten kívül 100∘C-on is elvégezte.